利用RSA算法实现虚拟仪器软硬件验证方法探讨

　　一、问题的提出

　　随着计算机和电子技术的飞速发展， 测试行业逐渐形成了以通用计算机作为基础运行平台， 以模块化硬件作为基本测量工具， 用功能软件实现测量数据处理分析和显示的测量仪器， 我们把这种结构的仪器称为基于通用计算机的虚拟仪器。

　　计量器具特别是法制管理范畴的计量器具在采用这种结构后，计量器具的管理就出现了一些新问题，传统的检定手段难以有效防止这种计量器具 (以下把具有这种结构的计量器具简称为“计量器具”)的作弊现象。例如，对于已经通过型式批准的计量器具， 使用者可以使用虚假的软件或者硬件模块替换合格的软件或硬件，以达到作弊目的。为防止这种作弊行为， 计量器具在使用过程中可以采用软件和硬件相互验证的方法， 来保证软硬件的真实性。 本文将探讨使用RSA算法实现计量器具软件和硬件相互验证的方法。

　　二、应用RSA算法实现计量器具软硬件验证的思想

　　RSA加密算法是被研究得最广泛的公钥算法 ， 从提出到现在经历了各种考验，逐渐为人们接受，是目前最优秀的公钥方案之一。 应用RSA算法实现计量器具软硬件身份验证的基本思想是： 计量器具的软件流程和硬件模块的功能函数受控于彼此身份验证结果， 计量器具在启动过程中， 软件和硬件模块必须首先确认对方身份的真实性，之后才能进入仪器的正常使用状态。 依靠RSA算法可保证仪器使用中部件的真实性。

　　三、密钥的设置和管理

　　计量机构对于送检的计量器具， 配置硬件模块的加密公钥，硬件模块的私钥由配置软件自动产生。硬件的公钥、 私钥以及功能软件的公钥必须存入硬件模块的存储芯片中。用于配置(浏览、修改)这些信息的软件必须受到密码的保护。对于送检计量器具功能部分， 在执行代码前加入件验证函数，设置功能软件端加密公钥和私钥，并保存硬件端加密公钥。在功能软件进程结束前，调用硬件功能模块功能函数关闭函数库入口。 功能软件由计量机构连接编译后形成可执行文件。

　　四、软硬件验证流程(见图1)

　　五、验证过程仿真

　　1.仿真方案设计

　　计量器具的驱动函数库以动态链接库的方式提供，功能函数入口受控于软硬件验证结果，功能软件结束前，关闭硬件功能函数入口。 仿真过程中使用计算机代替计量器具的硬件模块执行加密解密过程。

　　2.开发工具和环境

　　开发工具：Visual C++ 6.0

　　开发环境：Windows XP

　　3.软件设计

　　(1)计量器具硬件的功能函数库HardPart.dll实现验证功能的接口函数：